作者:里根·科尔耶，蒙大拿州立大学 冰岛第四大冰川，拥有丰富的微生物，靠玄武岩基岩风化产生的氢气维持生命
信用:埃里克S
博伊德
蒙大拿州立大学的一个团队利用多年来从世界各地冰雪覆盖的栖息地收集的数据，发现了对冰盖和冰川下支持微生物生命的过程的新见解，以及这些生物在冰河时期延续生命以及可能在其他星球上似乎不适宜居住的环境中发挥的作用
MSU农业学院微生物学和免疫学系的博士生埃里克·德纳姆和导师埃里克·博伊德本周在《美国国家科学院院刊》上发表了他们的发现
这项工作利用从加拿大和冰岛冰川遗址采集的沉积物样本，研究了水和微生物与冰川下基岩相互作用的方式
博伊德谈到该项目的灵感时说:“我们一直在这些由氢气支持的系统中寻找生物体。”
“起初这没有意义，因为我们无法确定这些冰川下的氢气来自哪里
" 包括博伊德(Boyd)在内的一组研究人员后来发现，通过一系列物理和化学过程，当冰川下富含二氧化硅的基岩被冰川顶部的冰重量研磨成微小的矿物颗粒时，就会产生氢气
当这些矿物颗粒与冰川融水结合时，它们释放出氢气
博伊德和邓纳姆更感兴趣的是，冰川下的微生物群落可以通过一种叫做化学合成的过程，将氢气和二氧化碳结合起来，产生更多的有机物，称为生物质
化学合成类似于植物如何通过光合作用从二氧化碳中产生生物量，尽管化学合成不需要阳光
蒙大拿州立大学研究生埃里克·邓纳姆
学分:蒙大拿州立大学 一股主要的融水从冰岛的库勒冰川流出
信用:埃里克S
博伊德
为了进一步了解这些化学合成微生物在做什么，邓纳姆使用了来自加拿大和冰岛冰川的沉积物样本
他在实验室里培养沉积物中发现的生物样本，观察它们几个月，看它们是否会在模拟环境中继续生长
“我们感兴趣的生物依靠氢气作为食物来生长，大多数也是厌氧菌，这意味着氧气会杀死它们，”邓纳姆说，他来自比林斯，正在进入博士研究的最后一个学期
“准备这些实验最关键的一步，也是最容易让人紧张的一步，就是把这些样本装进瓶子里，尽可能快地排出所有氧气，这样我就不会杀死我试图研究的生物
" 经过几个月的准备和观察微生物培养物，邓纳姆发现不仅可以在实验室环境中跟踪群落的生长，而且冰川下的基岩类型影响了氢气的产生量，这反过来又导致了更好地适应氢代谢的微生物群落的存在
取自位于玄武岩基岩之上的冰岛的科特鲁约库尔冰川的样本，比来自加拿大阿尔伯塔省罗伯逊冰川的样本产生的氢气多得多，罗伯逊冰川下方有碳酸盐基岩
博伊德说，当微生物利用氢气产生能量时，它们也从空气中提取二氧化碳来制造生物量、复制和生长
这种“固定”碳的能力是一个关键的气候调节过程，也是植物光合作用的另一个相似之处
博伊德说:“考虑到今天冰川和冰原覆盖了地球陆地的10%，而且在地球过去的某个时候占了更大的比例，像埃里克测量的那些微生物活动很可能对今天和过去的地球气候产生了重大影响。”
“我们早就知道，生活在冰原或冰川下的微生物可以固定碳，但我们从未真正了解如何固定碳
埃里克的开创性工作表明，这些生物不仅可以完全自我维持，也就是说，它们可以产生自己的固定碳，而且它们不需要像我们熟悉的生物圈的其他部分那样需要阳光来完成
" 博伊德进一步观察了太阳系中的其他行星，他指出，科学家在评估可居住性时寻找的两个关键要素是水和能源
新发现的知识是，自我维持的微生物群落可以通过产生氢气在寒冷的环境中繁殖，这是识别其他星球上潜在可居住环境的关键一步
“在其他星球上有很多冰和冰川的证据，”他说
“它们适合居住吗？我们不知道
在那些有着类似埃里克研究过的基岩的星球上，冰盖下可能存在微生物吗？完全地
没有理由不这么想
" 对邓纳姆来说，在转向生物地球化学之前，他的本科和本科后研究集中在健康科学和病毒学上，新发现最有意义的部分是探索各种地球过程是如何结合在一起并以科学界刚刚开始解开的方式相互影响的
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